Maximale Effizienz bei der Steuerung von Leistungsbauelementen mit dem richtigen Leistungswandler für den Gate-Treiber

Von Stromversorgungen und Motorantrieben bis hin zu Ladestationen und unzähligen anderen Anwendungen sind schaltende Leistungshalbleiter wie Silizium- (Si), Siliziumkarbid- (SiC) und Galliumnitrid-(GaN)-MOSFETs sowie Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (insulated-gate bipolar transistors, IGBTs) der Schlüssel zu effizienten Stromversorgungssystemen. Um jedoch die maximale Leistung des Leistungsbauteils zu erreichen, ist ein geeigneter Gate-Treiber erforderlich.

Wie der Name schon sagt, besteht die Aufgabe dieses Bauteils darin, das Gate des Leistungsbauteils anzusteuern und es so schnell und präzise in den leitenden Zustand bzw. aus diesem heraus zu versetzen. Dazu muss der Treiber in der Lage sein, trotz interner Bauelemente- und Streukapazitäten, Induktivitäten und anderer Probleme an der Last (am Gate) ausreichend Strom zu liefern bzw. abzuleiten. Folglich ist die Bereitstellung eines richtig dimensionierten Gate-Treibers mit den geeigneten Schlüsseleigenschaften von entscheidender Bedeutung, um das volle Potenzial und die Effizienz der Leistungskomponente auszuschöpfen. Um den Gate-Treiber optimal nutzen zu können, muss der Entwickler jedoch besonders auf die Gleichstromversorgung des Treibers achten, die unabhängig von der Gleichstromschiene des Leistungsbauteils ist. Diese Versorgung ähnelt einer herkömmlichen Versorgung, weist jedoch einige wichtige Unterschiede auf. Es kann sich um eine unipolare Versorgung handeln, aber in vielen Fällen handelt es sich um eine asymmetrische bipolare Versorgung, die darüber hinaus noch andere funktionale und strukturelle Unterschiede aufweist. Außerdem müssen Entwickler auf den Formfaktor achten, d. h. auf den Platzbedarf auf der Leiterplatte und die Bauhöhe sowie auf die Kompatibilität mit den vorgesehenen Montage- und Fertigungsverfahren des Designs.

Dieser Artikel befasst sich mit Stromversorgungen für Gate-Treiber, wobei die SMD-DC/DC-Versorgungen der 2-Watt-Gate-Treiber-DC/DC-Wandler der Serie MGJ2 von Murata Power Solutions als Beispiel dienen.

Zuerst die Schaltkomponenten

Ein Verständnis der Rolle und der gewünschten Eigenschaften des Gate-Treiber-DC/DC-Wandlers beginnt bei den Schaltkomponenten. Bei einem MOSFET als Schaltbauteil wird der Gate-Source-Pfad verwendet, um das angesteuerte Bauelement ein- oder auszuschalten (bei IGBTs ähnlich). Wenn die Gate-Source-Spannung unter der Schwellenspannung liegt (V_GS < V_TH), befindet sich der MOSFET in seinem Abschaltbereich, es fließt kein Drain-Strom (I_D = 0 Ampere (A)), und der MOSFET erscheint als „offener Schalter“ (Abbildung 1).

Abbildung 1: Im Abschaltmodus stellt sich der Drain-Source-Pfad des MOSFET wie ein offener Schalter dar. (Bildquelle: Quora)

Umgekehrt befindet sich der MOSFET im Sättigungsbereich, wenn die Gate-Source-Spannung viel größer ist als die Schwellenspannung (V_GS > V_TH). Der maximale Drain-Strom fließt (I_D = V_DD/R_L), und der MOSFET erscheint als niederohmiger „geschlossener Schalter“ (Abbildung 2). Beim idealen MOSFET wäre die Drain-Source-Spannung gleich Null (V_DS = 0 Volt), doch in der Praxis liegt die V_DS aufgrund des internen Einschaltwiderstands R_DS(on), der in der Regel niedriger als 0,1 Ohm (Ω) ausfällt und bis zu einigen zehn Milliohm betragen kann, meist bei etwa 0,2 Volt.

Abbildung 2: Im Sättigungsmodus stellt sich der Drain-Source-Pfad des MOSFET wie ein niederohmiger Schalter dar. (Bildquelle: Quora)

Auch wenn schematische Darstellungen den Eindruck erwecken, dass die an das Gate angelegte Spannung den MOSFET ein- und ausschaltet, ist dies nur ein Teil der Geschichte. Diese Spannung treibt den Strom in den MOSFET, bis genügend Ladung angesammelt ist, um ihn einzuschalten. Je nach Stromstärke (Nennstrom) und Art des Schalttreibers kann der Strom, der benötigt wird, um schnell in den voll eingeschalteten Zustand zu gelangen, nur wenige Milliampere (mA) bis zu mehreren Ampere (A) betragen.

Die Funktion des Gate-Treibers besteht darin, schnell und präzise genügend Strom in das Gate zu liefern, um den MOSFET einzuschalten, und diesen Strom in umgekehrter Weise wieder herauszuziehen, um den MOSFET auszuschalten. Genauer gesagt muss das Gate von einer Quelle mit niedriger Impedanz angesteuert werden, die genügend Strom liefern und ableiten kann, um ein schnelles Ein- und Ausleiten der Steuerladung zu ermöglichen.

Wenn das MOSFET-Gate wie eine rein ohmsche Last aussehen würde, wäre es relativ einfach, diesen Strom zu liefern bzw. abzuleiten. Ein MOSFET weist jedoch interne kapazitive und induktive parasitäre Elemente auf, wobei auch die Verbindungen zwischen dem Treiber und dem Leistungsbauteil parasitär sind (Abbildung 3).

Abbildung 3: Dieses Modell eines MOSFET zeigt die parasitäre Kapazität und Induktivität, die sich auf die Treiberleistung auswirken. (Bildquelle: Texas Instruments)

Das Ergebnis ist ein Schwingen des Gate-Drive-Signals um die Schwellenspannung herum, was dazu führt, dass das Bauelement auf seinem Weg zum vollständigen Ein- oder Ausschalten ein oder mehrere Male ein- und ausschaltet; dies ist in etwa vergleichbar mit dem Prellen eines mechanischen Schalters (Abbildung 4).

Abbildung 4: Das Schwingen des Treiberausgangs aufgrund von parasitären Elementen in der MOSFET-Last kann zu Falschauslösungen führen, ähnlich wie das Prellen bei mechanischen Schaltern. (Bildquelle: Learn About Electronics)

Die Folgen reichen von unbemerkt oder lediglich lästig bei einer gelegentlichen Anwendung wie dem Ein- oder Ausschalten eines Lichts bis hin zu wahrscheinlichen Schäden in den weit verbreiteten schnell schaltenden PWM-Schaltkreisen (Pulsweitenmodulation) von Stromversorgungen, Motorantrieben und ähnlichen Subsystemen. Bei den Standard-Halb- und Vollbrückentopologien, bei denen die Last zwischen einem oberen und einem unteren MOSFET-Paar platziert ist, kann es zu Kurzschlüssen und sogar zu dauerhaften Schäden kommen, wenn beide MOSFETs auf derselben Seite der Brücke auch nur für einen Augenblick gleichzeitig eingeschaltet werden. Dieses Phänomen wird als Durchschlag bezeichnet (Abbildung 5).

Abbildung 5: Im Gegensatz zur normalen MOSFET-Aktivierung von Q1 und Q4 (links) bzw. Q2 und Q3 (rechts) kommt es beim gleichzeitigen Einschalten von Q1 und Q2 bzw. Q3 und Q4 der Brücke aufgrund von Treiberproblemen oder anderen Ursachen zu einem inakzeptablen und möglicherweise schädlichen Kurzschluss zwischen der Stromschiene und Masse. (Bildquelle: Quora)

Details zu Gate-Treibern

Zur Ansteuerung des Gates sollte die Spannung der positiven Schiene hoch genug sein, um die volle Sättigung/Anreicherung des Leistungsschalters zu gewährleisten, ohne jedoch die absolute Höchstspannung des Gates zu überschreiten. Dieser Spannungswert hängt zwar vom jeweiligen Bauelementetyp und -modell ab, aber IGBTs und Standard-MOSFETs sind in der Regel bereits bei einer Ansteuerung von 15 Volt vollständig eingeschaltet, während typische SiC-MOSFETs eher 20 Volt benötigen, um vollständig eingeschaltet zu sein.

Die Situation bei negativer Gate-Drive-Spannung ist ein wenig komplizierter. Im Prinzip sind 0 Volt am Gate für den Aus-Zustand ausreichend. Eine negative Spannung, typischerweise zwischen -5 und -10 Volt, ermöglicht jedoch ein schnelles, durch einen Gate-Widerstand gesteuertes Schalten. Eine geeignete negative Ansteuerung stellt sicher, dass die Gate-Emitter-Aus-Spannung immer gleich Null oder kleiner ist.

Das ist von entscheidender Bedeutung, da jede Emitter-Induktivität (L) (am Punkt „x“ in Abbildung 6) zwischen einem Schalter und der Treiberreferenz eine entgegengesetzte Gate-Emitter-Spannung verursacht, wenn der Schalter ausgeschaltet wird. Die Induktivität mag zwar klein sein, aber selbst eine sehr kleine Induktivität von 5 Nanohenry (nH) (ein paar Millimeter verdrahtete Verbindung) erzeugt 5 Volt bei einer di/dt-Anstiegsrate von 1000 A pro Mikrosekunde (A/μs).

Abbildung 6: Selbst eine kleine Emitter-Induktivität am Punkt „x“ zwischen einem Schalter und der Treiberreferenz kann aufgrund von Layout-Überlegungen eine entgegengesetzte Gate-Emitter-Spannung induzieren, wenn der Schalter ausgeschaltet wird, was zu einem Einschalt-/Ausschalt-„Jitter“ führt. (Bildquelle: Murata Power Solutions)

Eine negative Gate-Treiberspannung trägt auch dazu bei, den Effekt der Miller-Effekt-Kapazität C_m an Kollektor bzw. Drain-Gate zu überwinden, die beim Abschalten des Bauelements Strom in den Gate-Treiberschaltkreis injiziert. Wenn das Bauelement ausgeschaltet wird, steigt die Kollektor-Gate-Spannung an und ein Strom mit dem Wert C_m × dV_ce/dt fließt durch die Miller-Kapazität, in die Gate-Emitter/Source-Kapazität C_ge und durch den Gate-Widerstand zur Treiberschaltung. Die daraus resultierende Spannung V_ge am Gate kann ausreichen, um den Baustein wieder einzuschalten, was zu Durchschlägen und Schäden führen kann (Abbildung 7).

Abbildung 7: Die Verwendung einer negativen Gate-Treiberspannung kann die Probleme ausgleichen, die aufgrund der durch den Miller-Effekt bedingten Kapazität in einem MOSFET oder IGBT entstehen. (Bildquelle: Murata Power Solutions)

Indem man das Gate negativ steuert, wird dieser Effekt jedoch minimiert. Aus diesem Grund erfordert ein effektives Treiberdesign sowohl positive als auch negative Spannungsschienen für die Gate-Treiberfunktion. Im Gegensatz zu den meisten bipolaren DC/DC-Wandlern mit symmetrischen Ausgängen (z. B. +5 V und -5 V) sind die Versorgungsschienen für den Gate-Treiber jedoch in der Regel asymmetrisch, wobei die positive Spannung größer ist als die negative.

Bemessung der Nennleistung des Wandlers

Ein entscheidender Faktor ist der Strom, den der Gate-Treiber-Wandler liefern muss, und damit seine Nennleistung. Die grundsätzliche Berechnung ist recht simpel. In jedem Schaltzyklus muss das Gate über den Gate-Widerstand R_g geladen und entladen werden. Das Datenblatt enthält eine Kurve für den Gate-Ladungswert Q_g, wobei Q_g die Ladungsmenge ist, die in die Gate-Elektrode injiziert werden muss, um den MOSFET bei bestimmten Gate-Spannungen einzuschalten (zu treiben). Die Leistung, die der DC/DC-Wandler bereitstellen muss, wird nach folgender Formel berechnet

Dabei ist Q_g die Gate-Ladung für einen gewählten Gate-Spannungshub (positiv bis negativ) für den Wert V_s und die Frequenz F. Diese Leistung wird im internen Gate-Widerstand (R_int) des Bauelements und im externen Serienwiderstand R_g abgeführt. Die meisten Gate-Treiber benötigen eine Stromversorgung mit weniger als ein bis zwei Watt.

Ein weiterer Aspekt ist der Spitzenstrom (I_pk), der zum Laden und Entladen des Gates erforderlich ist. Dabei handelt es sich um eine Funktion von V_s, R_int und R_g. Er wird mit folgender Formel berechnet:

In vielen Fällen liegt dieser Spitzenstrom über dem, was der DC/DC-Wandler liefern kann. Anstatt eine größere und teurere Stromversorgung zu verwenden (die mit einem niedrigen Tastverhältnis arbeitet), wird der Strom in den meisten Fällen mit Kondensatoren auf den Treiberversorgungsschienen geliefert, die während der stromarmen Abschnitte des Zyklus vom Wandler geladen werden.

Wie groß diese Kondensatoren sein sollten, wird durch einfache Berechnungen ermittelt. Es ist jedoch auch wichtig, dass sie einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) und eine niedrige äquivalente Serieninduktivität (ESL) aufweisen, um den von ihnen gelieferten transienten Strom nicht zu behindern.

Weitere Überlegungen zum Gate-Treiber-Wandler

DC/DC-Wandler für Gate-Treiber werfen noch andere einzigartige Probleme auf. Darunter folgende:

• Regulation: Die Belastung des DC/DC-Wandlers ist nahe Null, wenn die Komponente nicht schaltet. Die meisten konventionellen Wandler benötigen jedoch stets eine Mindestlast, da ihre Ausgangsspannung sonst dramatisch ansteigen kann, möglicherweise sogar bis zum Gate-Durchbruch.

Diese hohe Spannung wird in den Kondensatoren gespeichert, so dass es beim Schalten zu einer Gate-Überspannung kommen kann, bis der Wandlerpegel unter normaler Last sinkt. Daher sollte ein DC/DC-Wandler verwendet werden, der über begrenzte Ausgangsspannungen oder sehr niedrige Mindestlastanforderungen verfügt.

• Einschalten und Abschalten: Es ist wichtig, dass die IGBTs und MOSFETs erst dann aktiv von den PWM-Steuersignalen angesteuert werden, wenn die Spannungsschienen des Treiberkreises ihre vorgesehenen Werte erreicht haben. Währen der Aktivierung oder Deaktivierung der Gate-Treiber-Wandler kann jedoch ein vorübergehender Zustand eintreten, bei dem die Leistungsbauelemente eingeschaltet werden, selbst wenn das PWM-Signal inaktiv ist, was zu Durchschlägen und Schäden führen kann. Daher sollten sich die DC/DC-Wandlerausgänge beim Ein- und Ausschalten eindeutig verhalten und einen monotonen Anstieg und Abfall aufweisen (Abbildung 8).

Abbildung 8: Es ist von entscheidender Bedeutung, dass sich die DC/DC-Wandlerausgänge während der Ein- und Ausschaltvorgänge eindeutig verhalten und keine Spannungsschwankungen aufweisen. (Bildquelle: Murata Power Solutions)

• Isolations- und Kopplungskapazitäten: Bei hohen Leistungen verwenden Wechselrichter oder Wandler in der Regel eine Brückenkonfiguration, um Wechselstrom mit Netzfrequenz zu erzeugen oder Motoren, Transformatoren oder andere Lasten bidirektionaler per PWM anzusteuern. Aus Gründen der Anwendersicherheit und zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften müssen das Gate-Treiber-PWM-Signal und die zugehörigen Treiberstromschienen der High-Side-Schalter galvanisch von Masse getrennt sein, ohne dass ein ohmscher Pfad zwischen ihnen besteht. Darüber hinaus muss die Isolationsbarriere robust sein und darf während der gesamten Lebensdauer keine signifikante Verschlechterung durch wiederholte Teilentladungen aufweisen.

Zusätzlich kommt es zu Problemen aufgrund der kapazitiven Kopplung über die Isolationsbarriere. Der Effekt ist vergleichbar mit dem Leckstrom zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen eines vollständig isolierten Netztransformators. Daraus ergibt sich die Anforderung, dass die Treiberschaltung und die zugehörigen Stromschienen immun gegen das hohe dV/dt des Schaltknotens sein und eine sehr geringe Kopplungskapazität aufweisen sollten.

Das Prinzip dieses Problems ist auf die sehr schnellen Schaltflanken zurückzuführen, die typischerweise 10 Kilovolt pro Mikrosekunde (kV/μs) und bei den neuesten GaN-Bauelementen sogar bis zu 100 kV/μs betragen. Dieses schnell schwankende dV/dt verursacht einen transienten Stromfluss durch die Kapazität der Isolationsbarriere des DC/DC-Wandlers.

Da der Strom I = C x (dV/dt) ist, führt selbst eine kleine Kapazität der Barriere von nur 20 Pikofarad (pF) bei Schaltflanken von 10 kV/μs zu einem Stromfluss von 200 mA. Dieser Strom findet einen unbestimmten Rückweg durch den Reglerschaltkreis zurück zur Brücke und verursacht Spannungsspitzen an den Anschlusswiderständen und -induktivitäten, die den Betrieb des Reglers und sogar des DC/DC-Wandlers stören können. Eine geringe Kopplungskapazität ist daher sehr wünschenswert.

Es gibt noch einen weiteren Aspekt der Basisisolierung und der damit verbundenen Trennung des DC/DC-Wandlers. Die Isolationsbarriere ist so ausgelegt, dass sie der Nennspannung dauerhaft standhält. Da die Spannung jedoch geschaltet wird, kann die Barriere im Laufe der Zeit potenziell schneller abbauen. Das ist auf elektrochemische und Teilentladungseffekte im Material der Barriere zurückzuführen, die allein durch eine feste Gleichspannung auftreten würden.

Der DC/DC-Wandler muss daher über eine robuste Isolierung und großzügige Mindestkriech- und -luftstrecken verfügen. Wenn die Wandlerbarriere auch Teil eines Sicherheitstrennsystems ist, gelten die einschlägigen behördlichen Vorschriften für den erforderlichen Trennungsgrad (Basis-, Zusatz-, verstärkte Isolierung), die Betriebsspannung, den Verschmutzungsgrad, die Überspannungskategorie und die Höhe.

Aus diesen Gründen werden nur Gate-Treiber-DC/DC-Wandler mit geeignetem Design und geeigneten Materialien nach UL60950-1 für verschiedene grundlegende und verstärkte Schutzniveaus (die im Allgemeinen denen der EN 62477-1:2012 entsprechen) anerkannt; eine strengere Zertifizierung ist auch nach der medizinischen Norm ANSI/AAMI ES60601-1 mit der Anforderung von einem Patientenschutzmittel und zwei Bedienerschutzmitteln möglich.

• Gleichtakt-Transientenimmunität: Die CMTI (common-mode transient immunity) ist ein wichtiger Gate-Treiber-Parameter bei höheren Schaltfrequenzen, bei denen der Gate-Treiber eine Differenzspannung zwischen zwei separaten Massereferenzen aufweist, wie es bei isolierten Gate-Treibern der Fall ist. Die CMTI ist definiert als die maximal tolerierbare Anstiegs- oder Abfallrate der Gleichtaktspannung zwischen zwei isolierten Schaltkreisen und wird in kV/µs oder Volt pro Nanosekunde (V/ns) angegeben.

Eine hohe CMTI bedeutet, dass die beiden Seiten einer isolierten Anordnung - die Sende- und die Empfangsseite - die Spezifikationen des Datenblatts überschreiten, wenn ein Signal mit einer sehr hohen Anstiegs- (positiv) oder Abfallrate (negativ) auf die Isolationsbarriere trifft. Das Datenblatt des DC/DC-Wandlers sollte einen spezifischen Wert für diesen Parameter enthalten, und die Entwickler müssen ihn an die Besonderheiten der Betriebsfrequenz und -spannung ihrer Schaltung anpassen.

Erfüllung der Anforderungen an den Gate-Treiber-DC/DC-Wandler

Murata hat die vielen anspruchsvollen und oft widersprüchlichen Anforderungen an Gate-Treiber-DC/DC-Wandler erkannt und seine DC/DC-Wandler der Serie MGJ2 zur Durchsteckmontage um SMD-Einheiten erweitert. Die Wandler des Herstellers eignen sich aufgrund ihrer Leistung, ihres kompakten Formfaktors und ihrer geringen Abmessungen (ca. 20 mm lang × 15 mm breit × 4 mm hoch) sowie ihrer Kompatibilität mit SMD-Fertigungsverfahren gut für die Stromversorgung der High-Side- und Low-Side-Gate-Treiberschaltungen von IGBTs und MOSFETs in Anwendungen mit Platz- und Gewichtsbeschränkungen (Abbildung 9).

Abbildung 9: Alle DC/DC-Wandler der Serie MGJ2 von Murata haben das gleiche äußere Erscheinungsbild und die gleiche Größe, sind aber mit verschiedenen Eingangsspannungen und bipolaren Ausgangsspannungspaarungen erhältlich. (Bildquelle: Murata Power Solutions)

Die Mitglieder dieser Familie von 2-Watt-Wandlern werden mit Nenneingängen von 5, 12 und 15 Volt betrieben und bieten eine Auswahl an asymmetrischen Ausgangsspannungen (+15 Volt/-5 Volt, +15 Volt/-9 Volt und +20 Volt/-5 Volt), um optimale Ansteuerungspegel mit höchster Systemeffizienz und minimalen elektromagnetischen Störungen zu unterstützen. Das oberflächenmontierte Gehäuse erleichtert die physische Kombination mit den Gate-Treibern und ermöglicht eine dichtere Bestückung, wodurch die Komplexität der Verdrahtung reduziert und gleichzeitig die Aufnahme von elektromagnetischen oder Hochfrequenzstörungen minimiert wird.

Die Serie MGJ2 ist für die hohen Isolations- und dV/dt-Anforderungen ausgelegt, die für Brückenschaltungen in Motorantrieben und Wechselrichtern erforderlich sind, und die industrietaugliche Temperaturklasse und Konstruktion bieten eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit. Weitere wichtige Eigenschaften sind:

• Verstärkte Isolierung gemäß UL62368 (angemeldet)
• Zulassung gemäß ANSI/AAMI ES60601-1 (angemeldet)
• Isolierprüfspannung von 5,7 kV DC (in Hochspannungsprüfung)
• Besonders geringe Isolationskapazität
• Betrieb bei bis zu +105 °C (mit Leistungsminderung)
• Kurzschlussschutz
• Charakterisierte Gleichtakt-Transientenimmunität (CMTI) > 200 kV/µs
• Dauerspannungsfestigkeit der Isolationsbarriere von 2,5 kV
• Charakterisierte Teilentladungsleistung

Zwei Bauelemente demonstrieren das Leistungsspektrum der Serie MGJ2 besonders anschaulich:

• Der MGJ2D152005MPC-R7 bezieht eine Nenneingangsspannung von 15 Volt (13,5 bis 16,5 Volt) und liefert hochgradig asymmetrische Ausgänge von +20 Volt und -5,0 Volt bei jeweils bis zu 80 mA. Zu den wichtigsten Spezifikationen gehören eine Lastregelung von 9 % bzw. 8 % (maximal) für die beiden Ausgänge, eine Welligkeit und ein Rauschen von weniger als 20/45 mV (typisch/maximal), ein Wirkungsgrad von 71/76 % (minimal/typisch), eine Isolationskapazität von nur 3 pF und eine mittlere Ausfallzeit von ca. 1,1 Mio. Stunden (h) (ermittelt nach MIL-HDBK-217 FN2) bzw. 43,5 Mio. h (nach Berechnungsmodellen der Telecordia SR-332).

• Der MGJ2D121509MPC-R7 bezieht eine Nenneingangsspannung von 12 Volt (10,8 bis 13,2 Volt) und liefert asymmetrische Ausgänge von +15 Volt und -9,0 Volt ebenfalls bei bis zu 80 mA. Weitere Schlüsselspezifikationen sind eine Lastregelung von 8 %/13 % (typisch/maximal) beim +15-Volt-Ausgang und 7 %/12 % (typisch/maximal) beim -9,0-Volt-Ausgang, eine Welligkeit und ein Rauschen unter 20/45 mV (typisch/maximal), ein Wirkungsgrad von 72/77 % (minimal/typisch), eine Isolationskapazität von 3 pF und mittlere Ausfallzeit von ca. 1,55 Mio. h (nach MIL-HDBK-217 FN2) bzw. 47.8 Mio. h (Telecordia-Modelle).

Zusätzlich zu den erwarteten Auflistungen und Diagrammen, die die statische und dynamische Leistung detailliert beschreiben, nennt das gemeinsame Datenblatt für die Mitglieder dieser Serie die vielen Industrienormen und behördlichen Auflagen, die diese Wandler erfüllen, zusammen mit umfassenden Details zu den jeweiligen Testbedingungen, die zur Bestimmung dieser Faktoren verwendet werden. Das schafft ein höheres Maß an Vertrauen und beschleunigt die Produktzertifizierung bei Anwendungen mit strengen Konformitätsanforderungen.

Fazit

Die Auswahl des geeigneten MOSFET- oder IGBT-Bausteins für ein Schaltversorgungsdesign ist ein Schritt im Designprozess. Hinzu kommt der zugehörige Gate-Treiber, der das Schaltbauelement steuert und es schnell und präzise zwischen Ein- und Aus-Zustand umschaltet. Der Treiber wiederum benötigt einen geeigneten DC/DC-Wandler, um seine Betriebsleistung bereitzustellen. Wie gezeigt, bieten die oberflächenmontierbaren 2-Watt-DC/DC-Wandler der Serie MGJ2 von Murata die erforderliche elektrische Leistung und erfüllen zudem die vielen komplizierten sicherheitstechnischen und behördlichen Vorschriften, die für diese Funktion erforderlich sind.